[發明專利]一種海上風力發電機的防腐冷卻結構

有效

• 申請號: 201210145663.3
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102661251A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 陳勇;黃金余;鐘小村;周祖田;張萬軍
• 申請（專利權）人: 中船重工（重慶）海裝風電設備有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別涉及一種海上風力發電機的防腐冷卻結構。

背景技術

海洋風力發電機是將風能轉化為電能的一種裝置，一般由塔筒、機艙和風輪組成，塔筒一般是用于將機艙支撐至高空中的支撐體，有時也會將一些部件，如變壓器或者變流器等安裝于塔筒內，以方便維修并給機艙留出空間，機艙內部包容著風力發電機的關鍵設備，如齒輪箱和發電機等設備。

由于海洋風力發電機風輪的轉動要通過增速齒輪傳遞給發電機轉子，使發電機轉子高速旋轉發電，而在此過程中齒輪箱高速運轉中會因摩擦而產生熱量，同時發電機因電磁損耗和摩擦也會產生熱量，這些發熱部件表面會產生對流換熱和熱輻射，從而導致機艙內空氣的溫度升高，因此需要對其進行冷卻。

目前的機艙冷卻方法主要有以下幾種方案：

一、即將機艙做成通風的，外部空氣可進入機艙對其內部的零件進行自然冷卻，雖然該種冷卻方式可以達到冷卻的效果，但外界腐蝕性物質會跟隨空氣進入機艙內部對零部件造成損害，尤其對于海洋風力發電機，由于海上空氣中的高鹽分、高濕度使得海洋風力發電機內部零件更容易受到腐蝕，這就需要機艙內的部件全部采用高防腐等級，加大風電機成本，同時空氣中的顆粒物質也將使機艙內的旋轉部件加速磨損。

二、美國專利US6439832B1公布了一種微正壓防腐冷卻技術，是通過一種過濾裝置將空氣中的鹽分和其他顆粒性物質去除后送入機艙內，并使機艙內的空氣壓力維持在高于大氣壓力的水平，從而確保空氣的流動方向始終是自艙內經縫隙向機艙外部流動，以阻止外界腐蝕性氣體和顆粒物質進入機艙，達到防腐蝕目的。這種技術一方面控制難度比較大，另一方面在于雖然采用過濾裝置將空氣過濾后再使其進入機艙內，但是過濾裝置始終是有一定的孔徑，無法做到100%過濾，因而直徑小于孔徑的顆粒仍將隨空氣進入到機艙內，沉積在艙內的腐蝕介質和顆粒物質會日益增多，從而對轉動部件造成威脅。

三、國際申請WO01/06121、WO2004/016945、WO2010/069954中提出的塔筒壁冷卻方式，是將塔筒壁作為與外界的換熱器，將艙內空氣引導至塔筒，在塔筒處通過塔筒壁與外界冷空氣進行熱交換，但是由于塔筒壁的散熱面積有限，難以滿足大功率機組的要求，同時塔筒以及機艙也沒有進行密封處理，外界腐蝕性氣體和顆粒物質進入到機艙內會對其中的關鍵設備構成威脅。

四、目前還可以采用蒸發冷卻的方式對機艙進行冷卻，具體是在機艙內設置一個蒸發器，在機艙罩外部設置一個冷凝器，用管路將冷卻器和蒸發器連成一個循環系統，在系統內裝入低沸點冷卻介質，通過冷卻介質的蒸發吸熱實現對機艙內空氣的冷卻，同時通過冷卻介質在蒸發和冷凝過程中的密度變化實現冷卻介質在管路內的循環流動。這種方法有效提高了冷卻效果，但是冷卻介質費用昂貴，并且還需要安裝各種安全閥以防止管路超壓，提高了運行成本，同時機艙也沒有進行密封處理，機艙內的零部件依然容易受到外部腐蝕性氣體的危害。

因此，如何開發一種海洋風力發電機防腐冷卻結構，既可以使機艙實現冷卻，又可以使機艙內的零部件免受空氣中的腐蝕氣體和顆粒物質的危害，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種海上風力發電機的防腐冷卻結構，以降低機艙內各零部件的防腐蝕等級，從而降低各零部件生產成本，同時避免空氣中的顆粒物質進入機艙內部，減少機艙內的轉動部件的磨損。

為解決上述技術問題，本發明提供一種海上風力發電機的防腐冷卻結構，包括：

塔筒；

可轉動地設置于所述塔筒上的機艙，且所述機艙與塔筒的配合部位采用迷宮密封方式密封；

可轉動地設置于所述機艙的內部的主軸，且所述主軸與所述機艙的配合部位采用迷宮密封方式密封，所述主軸位于所述機艙外部的一端設置有用于安裝葉片的輪轂，所述輪轂上設置有導流罩；

設置于所述機艙內部的空氣冷卻系統。

優選的，可轉動地安裝于所述輪轂上的葉片與所述導流罩的配合部位以及所述導流罩與所述機艙的配合部位均采用迷宮密封方式進行密封。

優選的，所述空氣冷卻系統具體包括：

換熱器，所述換熱器設置于所述機艙內部；

冷卻空氣通道，所述冷卻空氣通道設置于所述機艙內且貫穿于所述的換熱器，所述冷卻空氣通道的出口端和入口端與外界相通，且與所述的機艙密封；

冷卻空氣驅動裝置，所述冷卻空氣驅動裝置設置于冷卻空氣通道或者其循環管路上。

優選的，所述冷卻空氣驅動裝置設置于所述冷卻空氣通道的出口端。